以初始水分为6.5%的德高春大白菜(BrassicacampestrisL.ssp.pekinensis)种子为试材,用不同浓度的KCl和KNO3引发处理大白菜种子,研究了引发处理前后种子的活力指标和防御酶活性指标。结果表明,用0.25%~1.00%的KCl和KNO3对大白菜种子引发处理后,多数处理均可显著促进种子迅速发芽和出苗,提高种子发芽势、发芽率和活力指数,缩短平均发芽日数,并且提高防御性酶活性和可溶性蛋白含量,极显著地降低了丙二醛含量。其中以0.75%KNO3溶液于15℃处理12h的引发效果最好,可使种子活力指数提高62.0%。
种子引发(seedpriming)的概念最早由Heydecker[1]于1973年提出。种子引发是一项控制种子缓慢吸水和后期回干的技术[2]。用引发剂处理种子不仅能提高出苗速率,出苗整齐[3,4],而且能提高种子抗寒性、耐旱性和耐盐性,明显促进种子萌发。引发处理可能会影响到种子内部丙二醛(MDA)、脯氨酸含量,还可能会影响保护酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性。目前种子引发在一些发达国家已作为某些蔬菜、花卉种子的常用播前处理技术[5,6]。邢燕等[7]以自然老化西瓜种子为试材,采用不同浓度水杨酸、硝酸钙、赤霉素进行引发处理,发现不同处理均能显著提高老化西瓜种子的活力,明显降低种子浸出液电导率及种子中MDA含量。郑昀晔等[8]用亚精胺和精胺对玉米种子进行引发研究,结果显示引发处理能够提高种子的发芽率、抗氧化物酶活性。Patanè等[9]在不同温度下用不同浓度NaCl和PEG引发西瓜种子,同样发现适宜的引发处理能够提高发芽率,并缩短发芽时间。汪有元等[10]和吉玉玲等[11]的试验也得出了类似结论。
大白菜在我国蔬菜市场供应和人民生活中占有重要地位。在种子生产过程中,自种子成熟便开始了活力下降的不可逆劣变过程。利用种子引发技术,提高大白菜种子播种质量,获得发芽率高、出苗快、抗逆性好的大白菜种子,则对大白菜生产具有重要意义。本试验采用不同浓度的KCl和KNO3播前引发处理大白菜种子,以探讨最适宜的引发处理浓度和处理时间。
1材料与方法
1.1试验材料
试验于2011年8月至2012年6月在山东农业大学种子科学实验室进行。大白菜种子为德高春,由山东德高蔬菜种苗研究所提供。种子初始含水量为6.5%,初始发芽率为82%。
1.2试验设计和试验方法
1.2.1试验设计以KCl和KNO3(分析纯)作为引发剂。引发温度为15℃。试验设引发浓度和引发时间两个处理。其中,引发浓度设0.25%、0.50%、0.75%和1.00%4个水平,引发时间设12h和24h2个水平。
1.2.2试验方法种子引发:供试种子经消毒后,称重0.5g种子,置于25ml烧杯中,加入不同浓度的KCl和KNO3引发溶液,使种子没于液面以下,置15℃恒温培养箱中分别引发处理12h和24h。引发结束后,将种子用蒸馏水快速冲洗干净,用滤纸吸干种子表面水分,30℃通风回干至初始含水量(6.5%)。对照为不经引发处理的同品种种子。
种子发芽率测定:取两层滤纸平展在直径为9cm的玻璃培养皿中用水浸湿,将对照和上述处理好的种子均匀摆放在滤纸上,每处理3皿,每皿50粒,20℃全光照培养箱中发芽。
种子活力测定:按农作物种子检验国家标准规定的方法进行。
防御酶活性等测定:SOD活性测定参照余冰宾[12]氮蓝四唑还原法,POD活性测定采用愈创木酚法[13],CAT活性测定参照赵世杰等[14]的方法,MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法测定[15],可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[16]。每处理称种子样品0.5g,重复3次。
2结果与分析
2.1不同浓度钾盐引发处理对种子活力指标的影响
对德高春种子引发处理12h的试验结果(图1)表明,用0.25%、0.50%和0.75%钾盐溶液引发处理种子12h可显著提高种子发芽率和发芽势,1.00%的钾盐溶液引发处理对发芽率和发芽势影响不明显。0.25%、0.50%、0.75%和1.00%
发芽势、活力指数和平均发芽日数
钾盐溶液引发处理种子12h可显著缩短种子平均发芽日数。所有的引发处理均能提高种子的活力指数;
除0.25%KNO3处理外,其它引发处理均可极显著提高种子的活力指数。研究结果显示,不同引发剂及其引发浓度的引发效果存在差异。
2.2不同浓度钾盐引发处理对种子抗氧化酶活性、MDA和可溶性蛋白含量的影响
种子引发处理12h后防御酶活性等理化指标测试结果(表1)表明,KNO3引发处理种子的效果优于KCl,0.50%和0.75%引发处理的SOD、POD和CAT活性均极显著高于对照,而KCl引发处理仅对SOD和CAT活性有极显著影响。KCl和KNO3的4个浓度的引发处理均可极显著地降低种子MDA含量,同时极显著提高可溶性蛋白含量。
3结论
钾盐溶液处理能够降低种子中MDA含量,促进受损细胞膜的修复,有利于德高春大白菜种子的提早出苗,提高了种子活力。KNO3溶液比KCl溶液更适合于作为德高春大白菜种子引发剂,其中0.75%KNO3溶液于15℃条件下处理12h为最佳引发处理组合,能使德高春种子活力指数提高62.0%。
参考文献:
[1]Heydecker W. Germination of an idea: the priming of seeds[C]. University of Nottingham School of Agriculture Report,1973/1974, 50-67.
[2]Heydecker W, Coolbear P. Seed treatments for improved performance survey and attempted prognosis[J]. Seed Sci. Technol., 1977, 5: 353-425.
[3]Harris D, Joshi A K, Sodhi P S. On-farm seed priming in semiarid agriculture development and evaluation in maize, rice, and chick-pea in India using participatory methods[J]. Exp. Agric., 1999, 35: 15-19.
[4]Bradford K J. Manipulation of seed water relations via osmotic priming to improve germination under stress conditions[J]. HortScience, 1986, 21: 1105-1112.
[5]Mittal R, Dubey R S. Influence of sodium chloride salinity on polyphenol oxidase, indole 3-acetic acid oxidase and catalase activities in rice seedlings differing in salt tolerance[J]. Tropical Sci., 1995, 35: 141-149.
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